國內數控機床技術的五大方向

時間：2022-09-15 12:27:43 數控機床我要投稿

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國內數控機床技術的五大方向

　　國產數控機床走過了50年發(fā)展的漫長歷程，在近10年來得到了較快發(fā)展，特別是得到了政府的重視，設立了重大技術攻關專項，有效地促進了數控機床的發(fā)展。下面小編為大家整理了關于國內數控機床技術的五大方向的相關介紹，大家可以參考一下。

　　目前，國產數控機床可供品種達1500多種，2010年數控金屬切削機床保有量約為150萬臺(其中進口超過40萬臺)，僅金屬切削機床的年產量就超過了16萬臺、2011年1~10月份累計達到21.8萬臺、全年可達到25萬臺左右。國產品牌數控機床的數量和價值占國內市場50%以上。在代表先進技術水平的五軸聯動和復合加工中心、數控系統(tǒng)和其他配套技術產品方面也都取得了新進展。本文主要圍繞數控技術發(fā)展與差距展開討論。

　　追求高生產率

　　為了追求機械制造的高生產率，促進數控設備向加工復合化(工序復合和工藝復合)、高速化、智能化、網絡化、工藝參數優(yōu)化方向發(fā)展。

　　1復合化

　　數控機床復合加工，主要指工序集中化、復合化和工藝復合化。

　　1.1工序集中化、復合化

　　自從20世紀70年代末，隨著三聯動加工中心開始用于機械制造，開始進入機械加工工序集中化時代。20世紀80年代，我國自制的三聯動加工中心也開始在機械制造中得到應用，主要是用于箱體件和模具加工。在一次裝卡中就可以實現鏜、銑、鉆、攻絲等多道工序，提高了加工效率和精度。

　　1.2工藝復合

　　工藝復合加工在國內還不多見。沈陽機床集團SCHIESS公司開發(fā)的VTM3501立式車銑磨及激光淬火復合加工中心�？蓪崿F車、鏜、鉆、攻絲、銑、磨及激光淬火等加工。該機床把冷加工工藝和熱加工工藝復合在一起，大幅提高了生產效率。

　　2高速化

　　為實現數控加工高速化，傳動系統(tǒng)采用直驅技術，數控系統(tǒng)采用高速運算處理技術。

　　2.1直驅技術

　　為了提高生產效率，數控機床傳動部件逐步采用直驅技術。主軸采用電主軸直驅，進給采用直線電機驅動，回轉工作臺采用力矩電機直驅，五軸聯動的擺角萬能頭采用力矩電機直驅等。

　　2.2數控系統(tǒng)高速運算處理技術

　　高速直驅進給要求數控系統(tǒng)運算速度快，采樣周期短，具有足夠的超前路徑加(減)速優(yōu)化程序段預處理能力。較先進的數控系統(tǒng)可預處理幾千和幾萬個程序段。在多軸聯動控制時可根據預處理緩沖區(qū)的G代碼進行加減速優(yōu)化處理。為保證加工速度，第六代數控系統(tǒng)每秒可進行2000~10000次進給速度改變。

　　3智能化

　　為追求數控機床加工效率和加工質量，數控系統(tǒng)不但有自動編程、前饋控制、模糊控制、自學習控制、工藝參數自動生成、三維刀具補償、運動參數動態(tài)補償等智能化功能，并有故障診斷專家系統(tǒng)，使自診斷和故障監(jiān)控功能更趨于完善。伺服驅動系統(tǒng)智能化，能自動感知負載變化，自動優(yōu)化調整參數。

　　國產數控系統(tǒng)正在努力朝智能化方向發(fā)展，引入了一些智能化技術。比如華中的“中華8型”和凱恩帝K1000TIV型等，數控系統(tǒng)都具有自診斷功能、狀態(tài)實時顯示和故障實時報警等智能化功能，并都在進一步豐富和完善智能化技術。

　　4開放化和網絡化

　　數控裝置的開放化可以更容易地實現智能化網絡化制造，有效地促進生產效率的提高。

　　4.1開放化

　　開放式數控裝置是指硬件、軟件和總線對用戶是開放的。開放式數控裝置最主要的優(yōu)點是具有更好的通用性、靈活性、適應性和可擴展性，可以滿足用戶二次開發(fā)的要求。

　　4.2網絡化

　　網絡化有利于信息共享和提高生產效率。有資料介紹在多品種小批量生產中，1臺數控機床用于切削的時間只占機動時間的25%~35%，聯成網絡后，可以提高到60%~65%。

　　5優(yōu)化工藝參數提高效率

　　數控加工采用的工藝參數是否合理，對于提高生產效率和保證加工質量非常重要，必須逐步進行優(yōu)化并建立工藝數據庫。

　　我國數控設備生產企業(yè)也應該提供這方面的技術和服務。采用工藝優(yōu)化參數不但可以提高生產效率和提高加工質量，而且對節(jié)省材料、節(jié)能減排，實現綠色制造有著重要意義。

　　追求高精度高質量

　　追求數控機床加工工件的高精度和高質量。首先數控機床本身必須具有這樣的性能。為此，數控機床在結構和布局上，在材料選用上必須考慮到提高剛性和承載能力，以保證實現高精度;同時數控系統(tǒng)、伺服驅動系統(tǒng)、傳動系統(tǒng)和測量傳感器等也必須具有高分辨率、高精度的性能，才能滿足加工工件高精度、高質量的要求。

　　1結構布局

　　為了實現功能和提高剛性，數控車床、車削中心、立式加工中心、臥式加工中心、龍門加工中心、車銑復合加工中心等在結構布局方面發(fā)生了深刻變化。

　　2采用新材料提高剛性

　　用于數控機床的優(yōu)質新材料的開發(fā)與應用，有利于提高數控機床整體剛性和精度，非常重要。

　　此外，還有資料顯示，蜂窩狀材料、水泥材料、天然花崗巖石材等也有用于數控設備的情況。重視新型材料的開發(fā)與應用，必然使機床結構設計和性能發(fā)生變革。

　　3高精度插補數控系統(tǒng)

　　高位數CPU(64位)在數控裝置上的應用，高速納米級插補運算、高分辨率伺服等功能為提高數控機床精度做出重要貢獻。

　　在數控機床上應用的CPU，從20世紀80年代的16位發(fā)展到現在的64位，其頻率也從原來的5MHZ、10MHZ提高到上千MHZ。CPU的發(fā)展進一步提高了運算速度和分辨率(0.1μm、0.01μm)。國產數控系統(tǒng)開始采用64位CPU，可實現微米級精度插補，但與國外先進數控系統(tǒng)相比還有距離。

　　擴展資料：

　　數控機床機構簡介

　　數控（英文名字：Numerical Control 簡稱：NC）技術是指用數字、文字和符號組成的數字指令來實現一臺或多臺機械設備動作控制的技術。數控一般是采用通用或專用計算機實現數字程序控制，因此數控也稱為計算機數控(Computerized Numerical Control )，簡稱CNC，國外一般都稱為CNC，很少再用NC這個概念了。它所控制的通常是位置、角度、速度等機械量和與機械能量流向有關的開關量。數控的產生依賴于數據載體和二進制形式數據運算的出現。1908年，穿孔的金屬薄片互換式數據載體問世；19世紀末，以紙為數據載體并具有輔助功能的控制系統(tǒng)被發(fā)明；1938年，香農在美國麻省理工學院進行了數據快速運算和傳輸，奠定了現代計算機，包括計算機數字控制系統(tǒng)的基礎。數控技術是與機床控制密切結合發(fā)展起來的。1952年，第一臺數控機床問世，成為世界機械工業(yè)史上一件劃時代的事件，推動了自動化的發(fā)展。

　　數控技術也叫計算機數控技術（CNC，Computerized Numerical Control），它是采用計算機實現數字程序控制的技術。這種技術用計算機按事先存貯的控制程序來執(zhí)行對設備的運動軌跡和外設的操作時序邏輯控制功能。由于采用計算機替代原先用硬件邏輯電路組成的數控裝置，使輸入操作指令的存儲、處理、運算、邏輯判斷等各種控制機能的實現，均可通過計算機軟件來完成，處理生成的微觀指令傳送給伺服驅動裝置驅動電機或液壓執(zhí)行元件帶動設備運行。

　　傳統(tǒng)的機械加工都是用手工操作普通機床作業(yè)的，加工時用手搖動機械刀具切削金屬，靠眼睛用卡尺等工具測量產品的精度的。現代工業(yè)早已使用電腦數字化控制的機床進行作業(yè)了，數控機床可以按照技術人員事先編好的程序自動對任何產品和零部件直接進行加工了。這就是我們說的數控加工。數控加工廣泛應用在所有機械加工的任何領域，更是模具加工的發(fā)展趨勢和重要和必要的技術手段。

　　數控車床又稱為CNC車床，即計算機數字控制車床，是國內使用量最大，覆蓋面最廣的一種數控機床，約占數控機床總數的25%。數控機床是集機械、電氣、液壓、氣動、微電子和信息等多項技術為一體的機電一體化產品。是機械制造設備中具有高精度、高效率、高自動化和高柔性化等優(yōu)點的工作母機。數控機床的技術水平高低及其在金屬切削加工機床產量和總擁有量的百分比是衡量一個國家國民經濟發(fā)展和工業(yè)制造整體水平的重要標志之一。數控車床是數控機床的主要品種之一，它在數控機床中占有非常重要的位置，幾十年來一直受到世界各國的普遍重視并得到了迅速的發(fā)展。

　　數控車床自五十年代問世以來，由于在單件生產、小批量生產中，使用數控車床加工復雜形狀的零件，不僅提高了勞動生產率和加工質量，而且縮短了生產準備周期和降低了對工人技術熟練程度的要求。因此它成了單件、小批量生產中實現技術革新和技術革命的一個重要的發(fā)展方向。世界各國也都在大力發(fā)展這種新技術。

　　我們知道，對于大批量生產的零件，使用自動化和半自動化的車床已能實現生產過程的自動化。但是，對于單件、小批量生產的零件，實現自動化一直是個難題。在過去相當長的一段時間內，總是無法圓滿解決。尤其是在加工形狀復雜的、加工精度要求高的零件，一直在自動化的道路上處于停頓狀態(tài)。雖然有些應用仿形裝置解決了一部分，但是實踐證明，仿形車床還是不能徹底地解決這一問題。

　　數控車床（機床）的出現，為從根本上解決這一問題開辟了廣闊的道路，所以成為機械加工中的一個重要發(fā)展方向。

　　數控機床特點

　　數控機床是數字控制機床的簡稱，是一種裝有程序控制系統(tǒng)的自動化機床。該控制系統(tǒng)能夠邏輯地處理具有控制編碼或其他符號指令規(guī)定的程序，并將其譯碼，從而使機床動作并加工零件。

　　數控機床與普通機床相比，數控機床有如下特點：

　　●加工精度高，具有穩(wěn)定的加工質量；

　　●可進行多坐標的聯動，能加工形狀復雜的零件；

　　●加工零件改變時，一般只需要更改數控程序，可節(jié)省生產準備時間；

　　●機床本身的精度高、剛性大,可選擇有利的加工用量，生產率高（一般為普通機床的3~5倍）；

　　●機床自動化程度高，可以減輕勞動強度；

　　●對操作人員的素質要求較高，對維修人員的技術要求更高。

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